JPS59215667A - 亜鉛−臭素電池の電極 - Google Patents
亜鉛−臭素電池の電極Info
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- JPS59215667A JPS59215667A JP58090043A JP9004383A JPS59215667A JP S59215667 A JPS59215667 A JP S59215667A JP 58090043 A JP58090043 A JP 58090043A JP 9004383 A JP9004383 A JP 9004383A JP S59215667 A JPS59215667 A JP S59215667A
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- Japan
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- electrode
- carbon
- zinc
- efficiency
- improve
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
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- H01M4/96—Carbon-based electrodes
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、亜鉛−臭素電池における電気化学反応の効率
を高めるとともにその効率を安定維持させる電極に関す
るものである。
を高めるとともにその効率を安定維持させる電極に関す
るものである。
亜鉛−臭素系の二次電池において従来から用いられてい
る電極を材料面から大別すると、金屑を使用した金属電
極、炭素自体を使用した炭素′電極及びプラスチックに
導電性材料（例えばカーボイ銀粉末など）を添加混練し
て導電性ケ附与したプラスチック電極がある。
る電極を材料面から大別すると、金屑を使用した金属電
極、炭素自体を使用した炭素′電極及びプラスチックに
導電性材料（例えばカーボイ銀粉末など）を添加混練し
て導電性ケ附与したプラスチック電極がある。
このうち、金属電極について、電池を充電する際に発生
する臭素の腐食作用を考慮すると、その材質は例えば白
金などの貴金属に限定さイ１．る。これら貴金属は一般
に電気抵抗が非常に小さいので。
する臭素の腐食作用を考慮すると、その材質は例えば白
金などの貴金属に限定さイ１．る。これら貴金属は一般
に電気抵抗が非常に小さいので。
電池の電圧効率を高め、放電時における放電時間を長く
し、かつクーロン効率を長幼ならしめる利点を有してい
るが、最大の欠点はその価格が高く、結局実用には不向
ぎである。
し、かつクーロン効率を長幼ならしめる利点を有してい
るが、最大の欠点はその価格が高く、結局実用には不向
ぎである。
また、炭素電極は金属電極に次いで電気抵抗が低いもの
ではあるが、機械的強度が低く、特に衝撃に対する強度
が低いので、クランク発生のおそれが著しく高く、機械
的強度に対する（ｇ軸性に問題がある。加うるに、炭素
電極は一般に多孔性であるのセ、電極自体に隔離板の機
能ケ持たせるバイボーラ型直列債層電池システムにはそ
の使用ができないという欠点を有するものである。
ではあるが、機械的強度が低く、特に衝撃に対する強度
が低いので、クランク発生のおそれが著しく高く、機械
的強度に対する（ｇ軸性に問題がある。加うるに、炭素
電極は一般に多孔性であるのセ、電極自体に隔離板の機
能ケ持たせるバイボーラ型直列債層電池システムにはそ
の使用ができないという欠点を有するものである。
】′ｌｌ後後プラスチック電極は、機械的強度について
は充分イ局足できるが、その電気抵抗が高く、電池の陽
極側に使用した場合に放−々＠電位が低くなシ、電池の
１ＫａＥ効率を低下させる。また、電極表面の抵抗も高
いので電極表置における活物質の反応性が小さく、クー
ロン効率においても低効率にＵ゛んじなけイ′７．ばな
らないという問題が残っている。
は充分イ局足できるが、その電気抵抗が高く、電池の陽
極側に使用した場合に放−々＠電位が低くなシ、電池の
１ＫａＥ効率を低下させる。また、電極表面の抵抗も高
いので電極表置における活物質の反応性が小さく、クー
ロン効率においても低効率にＵ゛んじなけイ′７．ばな
らないという問題が残っている。
以上のように各材料にはそれぞれ経済性、寿命。
効率などにおいて一長一短があり、亜鉛−臭素系の二次
電池に安心して使用できる電極材料は未だ見出されてい
ない。
電池に安心して使用できる電極材料は未だ見出されてい
ない。
木発明者らは、このような情況の中で高効率。
長スｒ命、廉価な電極材料を得るために上記プラスチッ
ク電極ｄ極に種々検討を加えた結果、電池の１Ｍ１ｌＥ
効率、クーロン効率を比較的容易に向上させることが可
能な電極に到達した。
ク電極ｄ極に種々検討を加えた結果、電池の１Ｍ１ｌＥ
効率、クーロン効率を比較的容易に向上させることが可
能な電極に到達した。
すなわち、本発明はプラスチックにカーボンブランクと
金属酸化物の粉末を添加し、これらを混練して成形し、
その成形物の表面に炭素繊維層を形成させてなる亜鉛−
臭素電池の“電極を要旨とする１ものである。
金属酸化物の粉末を添加し、これらを混練して成形し、
その成形物の表面に炭素繊維層を形成させてなる亜鉛−
臭素電池の“電極を要旨とする１ものである。
ここで、ベースとなるプラスチックとしてはポリオレフ
ィン樹脂を使用することができる。ポリオレフィン樹脂
を使用する場合は遊離臭素ないしはイオン状態の臭素と
長時間接触する電極に耐臭素性を持たせることができる
。ポリオレフィン樹脂としては例えば高密度ポリエチレ
ン樹１１Ｆｊ （密度０．９６以上）を使用することが
できる。
ィン樹脂を使用することができる。ポリオレフィン樹脂
を使用する場合は遊離臭素ないしはイオン状態の臭素と
長時間接触する電極に耐臭素性を持たせることができる
。ポリオレフィン樹脂としては例えば高密度ポリエチレ
ン樹１１Ｆｊ （密度０．９６以上）を使用することが
できる。
カーボンブラックを添加するのは上記電極に電導性°を
附与するためである。カーボンブラックとしては例えば
ケッチェンブラックＥＣ（ライオンアクゾ製）を使用す
ることかできる。
附与するためである。カーボンブラックとしては例えば
ケッチェンブラックＥＣ（ライオンアクゾ製）を使用す
ることかできる。
金ｇ酸化物の粉末を添加するのは上記電極の放―々極電
位を向上させるためである。金属酸化物としては、取扱
い及びプラスチック・＼の分散性の点より粉末状のもの
がよく、特にアルミナ（Ａｔ、Ｏ，）。
位を向上させるためである。金属酸化物としては、取扱
い及びプラスチック・＼の分散性の点より粉末状のもの
がよく、特にアルミナ（Ａｔ、Ｏ，）。
チタニア（Ｔｉｅ、 ） 、シリカ（８１０２）Ｙ便用
すると良い結果を得ることができる。金属酸化物の添加
量はカーボンブラックの添加Ｊ）ｌの１〜５０ｗｔ％、
望ましくは５〜１５ｗｔ％とすることができる。
すると良い結果を得ることができる。金属酸化物の添加
量はカーボンブラックの添加Ｊ）ｌの１〜５０ｗｔ％、
望ましくは５〜１５ｗｔ％とすることができる。
カーボンプラスチックの表面には炭素繊維層を形成する
が、これは電極の表面４Ａを拡大して電極の電位特性を
向上さぜ、′ｉ５圧効率、クーロン効率を向上さぜるた
めでちる。炭素繊維層は炭素繊維をカーボンプラスチッ
クの表面に熱圧着して形成することができる。熱ｌＥ着
のためのプレス王、潟度、保持時間は炭素繊維がカーボ
ンプラスチックの表面に有効に笛着し、電極の表面＠を
増大させる範囲で任意に選択することができる。熱圧着
を採用した場合は炭素繊維を容易かつ確実に積層するこ
とができる。なお、カーボンプラスチックと炭素繊維と
が良好に密着し、電極の表面積火増大させることができ
る方法であれば上記熱圧着以外の方法で炭素繊維層を形
成してもよい。炭素繊維は５１すえはニット、クロス、
フェルト伏に織ったものを使用すると、取扱いに便利で
あるがその形態。
が、これは電極の表面４Ａを拡大して電極の電位特性を
向上さぜ、′ｉ５圧効率、クーロン効率を向上さぜるた
めでちる。炭素繊維層は炭素繊維をカーボンプラスチッ
クの表面に熱圧着して形成することができる。熱ｌＥ着
のためのプレス王、潟度、保持時間は炭素繊維がカーボ
ンプラスチックの表面に有効に笛着し、電極の表面＠を
増大させる範囲で任意に選択することができる。熱圧着
を採用した場合は炭素繊維を容易かつ確実に積層するこ
とができる。なお、カーボンプラスチックと炭素繊維と
が良好に密着し、電極の表面積火増大させることができ
る方法であれば上記熱圧着以外の方法で炭素繊維層を形
成してもよい。炭素繊維は５１すえはニット、クロス、
フェルト伏に織ったものを使用すると、取扱いに便利で
あるがその形態。
目付Ｌ′Ｌ＊厚み等に制限は１．ｃ＜、市販のものを使
用することができる。
用することができる。
本発明は、以上説明したように電極の表面に炭素繊維層
を形成させてなるので一活物質との反応面積が増大し、
電流効率を向上させることができるとともに、電極の機
ｊＩＡ的強度を高めることができる。また金属酸化物の
粉末を混在させてなるので、電極の比抵抗を小さくでき
、この電池の電圧効率を向上させることができる。
を形成させてなるので一活物質との反応面積が増大し、
電流効率を向上させることができるとともに、電極の機
ｊＩＡ的強度を高めることができる。また金属酸化物の
粉末を混在させてなるので、電極の比抵抗を小さくでき
、この電池の電圧効率を向上させることができる。
以下、実施例によって本発明の（１１４成・効果を具体
的に説明する。
的に説明する。
各実施例において使用する各種′電極は次の条件で製造
した。まず−高密度ポリエチレン１００部とケッチェン
ブラックＥＣ５０部をバンバリーで混練した。バンバリ
ーは答景１．６ｔのＢ型バンバリーを使用し、混線は、
投入且； １．０ｋｇ（約１ｔ）、プランジャー圧；２
．８（２）（ラム圧）１回転速度；７７〜１１４ｒｐｍ
、回転比；１：１．３． 混練開始温度； ５（Ｊ
’Ｃ； 、冷却開始温度；１６０〜１１６°Ｃで行なっ
た。
した。まず−高密度ポリエチレン１００部とケッチェン
ブラックＥＣ５０部をバンバリーで混練した。バンバリ
ーは答景１．６ｔのＢ型バンバリーを使用し、混線は、
投入且； １．０ｋｇ（約１ｔ）、プランジャー圧；２
．８（２）（ラム圧）１回転速度；７７〜１１４ｒｐｍ
、回転比；１：１．３． 混練開始温度； ５（Ｊ
’Ｃ； 、冷却開始温度；１６０〜１１６°Ｃで行なっ
た。
原料は、バンバリーの運転開始後、全量乞）；ンバリー
内に投入し、４分後プランジャー周辺な掃除（−１８〜
１２分眞ＪＪＬ出した。イ奔出したものは２木ロールに
かけるｂ″−１このＣ１件は、回転速度；２４〜６６ｒ
ｐｒｎ（回転比１：１，４１）、ロール温度； １２０
〜１６０℃とした。ペレタイザーに〃）けられるように
スラブ伏に切り出し、これ乞ベレットにした。次に、こ
のベレットを用いてブレス成ＷＹ行った。前処理として
、このペレソ） ’＆ ７Ｄ’Ｃ１２０ｍ＋ａ Ｔｌ＆
で６時間乾燥させた。条件としては、成形温度；１６０
〜２２０℃、ブレヒートプレス：２りで１０分間、成形
；５０〜の王で１分間、冷却は加圧下で速やかに行なっ
た。
内に投入し、４分後プランジャー周辺な掃除（−１８〜
１２分眞ＪＪＬ出した。イ奔出したものは２木ロールに
かけるｂ″−１このＣ１件は、回転速度；２４〜６６ｒ
ｐｒｎ（回転比１：１，４１）、ロール温度； １２０
〜１６０℃とした。ペレタイザーに〃）けられるように
スラブ伏に切り出し、これ乞ベレットにした。次に、こ
のベレットを用いてブレス成ＷＹ行った。前処理として
、このペレソ） ’＆ ７Ｄ’Ｃ１２０ｍ＋ａ Ｔｌ＆
で６時間乾燥させた。条件としては、成形温度；１６０
〜２２０℃、ブレヒートプレス：２りで１０分間、成形
；５０〜の王で１分間、冷却は加圧下で速やかに行なっ
た。
この場合の成形は冷却プレスを用いた。
上記の方法により試料を作成した。金ｂ４Ｍ化物は原料
ＺＢ型バンバリーに投入する際にカーボンブラックとと
もに添加した。金Ｆ６酸化物は前述の６種をそれぞれ使
用し、カーボンブラック３０ｗｔ％に対して各々５ Ａ
ｔメ−０ｗｔ％添加した結果はｇ同様な結果を示した。
ＺＢ型バンバリーに投入する際にカーボンブラックとと
もに添加した。金Ｆ６酸化物は前述の６種をそれぞれ使
用し、カーボンブラック３０ｗｔ％に対して各々５ Ａ
ｔメ−０ｗｔ％添加した結果はｇ同様な結果を示した。
炭Ｑ１．＆維は熱ｆＥ ２ｕによってカーボンプラスチ
ック素地に密危させた。使用した炭素繊維はクロス状に
織ったものを用いた。
ック素地に密危させた。使用した炭素繊維はクロス状に
織ったものを用いた。
実施例
富ＫＯ，９６ｊＭＡの高密度ポリエチレン１００部に対
して表面積１０００ｍ７９のケッチェンブラックＥＣを
上記方法によ多５０部混線して成形したｍｌ！（以下、
ＥＣＰ ）と、チタニア（Ｔｉ０２ ）Ｙ上記方法によ
り更にカーボンブラックの添加−丑に対して５ｗｔ％添
加して成形した電極（以下、’ｌ’、ｃ）と、Ｔ、 Ｃ
上に炭素繊維層を形成させた電極（Ｃ，ＴＣ）の６１重
の電極の比抵抗ρと引張強度（以下、Ｔ８）７測定した
。その結果は第１表に示す通りとなった。この表がら引
張強度は素地の影響が大ぎいことがわかる。いずれにし
℃も、従来のＥＣＰと比較してｅ、 ’ｒｅが筺れてい
る。
して表面積１０００ｍ７９のケッチェンブラックＥＣを
上記方法によ多５０部混線して成形したｍｌ！（以下、
ＥＣＰ ）と、チタニア（Ｔｉ０２ ）Ｙ上記方法によ
り更にカーボンブラックの添加−丑に対して５ｗｔ％添
加して成形した電極（以下、’ｌ’、ｃ）と、Ｔ、 Ｃ
上に炭素繊維層を形成させた電極（Ｃ，ＴＣ）の６１重
の電極の比抵抗ρと引張強度（以下、Ｔ８）７測定した
。その結果は第１表に示す通りとなった。この表がら引
張強度は素地の影響が大ぎいことがわかる。いずれにし
℃も、従来のＥＣＰと比較してｅ、 ’ｒｅが筺れてい
る。
〈実施例２〉
亜鉛−臭素電池（以下ＺＩＪＩ３）の陽極として実施例
１で用いた上記３掻の電極を用い、その放電々価電位を
測定しし較した。ここで、−一フγ１′液ｉ ３ ｒｎ
ｏｔ／１の臭化１１１ｉ鉛溶液に臭Ｈ”＋ ６ｒ”：
Ｉｋが０．５．１．２ 、３ ｒｒＤＩｌｌになるよ５
に、１１．■整した６液を使用。測定電流密度；ｏｐｅ
ｎ〜８０ｒｎＡ／ｃｍ、 ６：り定試料；直径５０間厚
み１關、極間距中 離；３０朋、 ｉｌｌり定温度士”” ｎ ２０ｔｒＭ
−痘放電々位費性を第１図に示す。この結果、Ｅ（、”
Ｐに比較してＴ、 Ｃ，Ｃ，ＴＣＯＡ’Ｅ４ ニ電位が
高く、ＺＢＩ３ ニ対し、 ”Ｉｃ （、”、 ＴＯが
最適であることがわかる。
１で用いた上記３掻の電極を用い、その放電々価電位を
測定しし較した。ここで、−一フγ１′液ｉ ３ ｒｎ
ｏｔ／１の臭化１１１ｉ鉛溶液に臭Ｈ”＋ ６ｒ”：
Ｉｋが０．５．１．２ 、３ ｒｒＤＩｌｌになるよ５
に、１１．■整した６液を使用。測定電流密度；ｏｐｅ
ｎ〜８０ｒｎＡ／ｃｍ、 ６：り定試料；直径５０間厚
み１關、極間距中 離；３０朋、 ｉｌｌり定温度士”” ｎ ２０ｔｒＭ
−痘放電々位費性を第１図に示す。この結果、Ｅ（、”
Ｐに比較してＴ、 Ｃ，Ｃ，ＴＣＯＡ’Ｅ４ ニ電位が
高く、ＺＢＩ３ ニ対し、 ”Ｉｃ （、”、 ＴＯが
最適であることがわかる。
〈実施例６〉
実力ｒｉ Ｎ ２と同様ｌこ、Ｚ＋−１１３の陽極とし
て前記３団の電４参を用い、その゛ＩイｆＪｌ幼串を測
定比較した。ここで、電極間圧１；ｉｔ； ２關、ｌ！
ｌ゛Δ膜；ポリエチレン製のｇ ａ多孔膜（厚み１１ｍ
）、充・放電々ｊｌｉ ；２０ｍＭ４ 「［＋−極有
効面ＩＪ（； ４００ｄ、 電解７ｅｉ ； ３ ｎ、
ｏｌ／ｌの臭化亜鉛浴液、電角゛「液々量： ５０Ｃ）
ｎ、ｌ、充電深度；８０％、陰極測量（（＠ ； １’
ｒＣｋ’便用。この結果、クーロン効率においては各４
極とも差は無かったが、電圧効率においてはＩＪＣＩ）
、’ｌ’、 Ｃ、Ｕ、 ＴＣの順にそれぞれ６５条、７
４ち８４％となった。
て前記３団の電４参を用い、その゛ＩイｆＪｌ幼串を測
定比較した。ここで、電極間圧１；ｉｔ； ２關、ｌ！
ｌ゛Δ膜；ポリエチレン製のｇ ａ多孔膜（厚み１１ｍ
）、充・放電々ｊｌｉ ；２０ｍＭ４ 「［＋−極有
効面ＩＪ（； ４００ｄ、 電解７ｅｉ ； ３ ｎ、
ｏｌ／ｌの臭化亜鉛浴液、電角゛「液々量： ５０Ｃ）
ｎ、ｌ、充電深度；８０％、陰極測量（（＠ ； １’
ｒＣｋ’便用。この結果、クーロン効率においては各４
極とも差は無かったが、電圧効率においてはＩＪＣＩ）
、’ｌ’、 Ｃ、Ｕ、 ＴＣの順にそれぞれ６５条、７
４ち８４％となった。
以上の結果から、Ｔ、Ｃは従来のＥＣＰと比較して電圧
効率が向上し−Ｃ，Ｔ（，１はＴ、Ｃと比較して更に電
圧効率が向上し、Ｚ１３１３に有効であることが確認で
きた。なお、他の金屑酸化物（Ａｔ２０３，５ｉ０２
）ｆ：ｆ添加したものも上記Ｔ、Ｃと同様の結果を得る
ことができた。
効率が向上し−Ｃ，Ｔ（，１はＴ、Ｃと比較して更に電
圧効率が向上し、Ｚ１３１３に有効であることが確認で
きた。なお、他の金屑酸化物（Ａｔ２０３，５ｉ０２
）ｆ：ｆ添加したものも上記Ｔ、Ｃと同様の結果を得る
ことができた。
第１図は各踵電極の放電々極電位を示すグラフである。
代理人 弁理士 木 村 三 朗
Claims (4)
- （１）プラスチックにカーボンブラックと金属酸化物の
粉末を添加し、これらを混線して成形し、その成形物の
表面に炭素繊維層を形成させてなる亜鉛−臭素電池の電
極。 - （２）金属酸化物の添加、Ｌｉがカーボンブラックの添
加量の１〜ＳＤｗｔチである特許５１７求の範囲第１項
記載の亜鉛−臭素電池の′４極。 - （３）金属ｋｌ化物が’ｉ”ｔＯ＝ −Ａ４０ｍ 又ハ
ｓｔｏ、ノ１ ｆｉｌ又は２挿以上から成る特許ａ１１
求の範囲第１項記載の亜鉛−臭素電池の電極。 - （４）プラスチックがポリオレフィン樹脂である特１７
１−請求のイ、包囲第１項記載の亜鉛−臭素電池の電極
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58090043A JPS59215667A (ja) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | 亜鉛−臭素電池の電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58090043A JPS59215667A (ja) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | 亜鉛−臭素電池の電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59215667A true JPS59215667A (ja) | 1984-12-05 |
Family
ID=13987608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58090043A Pending JPS59215667A (ja) | 1983-05-24 | 1983-05-24 | 亜鉛−臭素電池の電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59215667A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01183065A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-20 | Meidensha Corp | 金属ハロゲン電池 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48104039A (ja) * | 1971-08-31 | 1973-12-26 | ||
| JPS57119462A (en) * | 1981-01-19 | 1982-07-24 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Electrode for metal-bromine battery and its manufacture |
| JPS57121157A (en) * | 1981-01-20 | 1982-07-28 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Electrode of metal-bromine battery |
| JPS57121158A (en) * | 1981-01-20 | 1982-07-28 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Electrode of metal-bromine battery |
-
1983
- 1983-05-24 JP JP58090043A patent/JPS59215667A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48104039A (ja) * | 1971-08-31 | 1973-12-26 | ||
| JPS57119462A (en) * | 1981-01-19 | 1982-07-24 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Electrode for metal-bromine battery and its manufacture |
| JPS57121157A (en) * | 1981-01-20 | 1982-07-28 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Electrode of metal-bromine battery |
| JPS57121158A (en) * | 1981-01-20 | 1982-07-28 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Electrode of metal-bromine battery |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01183065A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-20 | Meidensha Corp | 金属ハロゲン電池 |
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